Question

12．鹵塊的主要成分是MgCl₂，此外還含有Fe³⁺、Fe²⁺和Mn²⁺等離子．若以它為原料按如圖所示工藝流程進(jìn)行生產(chǎn)，可制得輕質(zhì)氧化鎂．

已知1：生成氫氧化物沉淀的pH　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

物質(zhì)	開(kāi)始沉淀	沉淀完全
Fe（OH）2	7.6	9.6
Fe（OH）3	2.7	3.7
Mn（OH）2	8.3	9.8
Mg（OH）2	9.6	11.1

已知2：幾種難容電解質(zhì)的溶解度（20℃）　　　　　　　　　　　　　　　　

物質(zhì)	溶解度/g
Fe（OH）2	5.2×10-5
Fe（OH）3	3×10-9
MgCO3	3.9×10-2
Mg（OH）2	9×10-4

（已知：Fe⁺氫氧化物呈絮狀，不易從溶液中除去）
請(qǐng)回答：
（1）步驟Ⅱ中加入的試劑X為漂液（含25.2%NaClO）．
①用玻璃棒蘸取漂液滴在pH試紙上，pH試紙先變藍(lán)，后褪色．說(shuō)明漂液就有的性質(zhì)是堿性、強(qiáng)氧化性．
②用化學(xué)用語(yǔ)表示NaClO溶液使pH試紙變藍(lán)的原因ClO^-+H₂O?HClO+OH^-．
③步驟Ⅱ中漂液的主要作用是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺．
④若用H₂O₂代替漂液，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
（2）步驟Ⅲ中加入的試劑Y為NaOH，應(yīng)將溶液的pH調(diào)節(jié)為9.8，目的是使除Mg²⁺以外的各種雜質(zhì)金屬離子都生成氫氧化物沉淀以便通過(guò)過(guò)濾而除去．
（3）步驟Ⅳ中加入的試劑Z為Na₂CO₃，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Mg²⁺+CO₃^2-=MgCO₃↓．
（4）結(jié)合化學(xué)用語(yǔ)，應(yīng)用化學(xué)平衡移動(dòng)原理解釋步驟Ⅴ中反應(yīng)發(fā)生的原因沉淀物MgCO₃存在溶解平衡MgCO₃（s）?Mg²⁺（aq）+CO₃^2-（aq），CO₃^2-發(fā)生水解CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，在煮沸情況下促進(jìn)CO₃^2-水解，Mg²⁺與OH^-結(jié)合生成更難溶的Mg（OH）₂沉淀，促進(jìn)CO₃^2-徹底水解為H₂CO₃，分解為CO₂和H₂O，最后MgCO₃轉(zhuǎn)化為Mg（OH）₂．

Answer 1

分析 為除去Fe²⁺，先將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，然后加入NaOH調(diào)節(jié)pH為9.8，然后在濾液中加入純堿將Mg²⁺從溶液中以MgCO₃沉淀出來(lái)，然后加熱煮沸可得到Mg（OH）₂，灼燒后得到MgO．
（1）①漂液（含25.2%NaClO）中NaClO溶液中水解顯堿性，PH變藍(lán)色，藍(lán)色褪去是水解生成的次氯酸具有漂白性；
②次氯酸根離子水解生成次氯酸和氫氧根離子；
③步驟Ⅱ中漂液是強(qiáng)氧化劑，氧化亞鐵離子為鐵離子；
④過(guò)氧化氫具有氧化性，酸性溶液中能氧化亞鐵離子為鐵離子；
（2）分析圖表數(shù)據(jù)PH調(diào)節(jié)到9.8，保證鎂離子不沉淀，其他金屬離子全部沉淀；
（3）Z為Na₂CO₃，加入后沉淀鎂離子；
（4）沉淀物MgCO₃存在溶解平衡MgCO₃（s）?Mg²⁺（aq）+CO₃^2-（aq），CO₃^2-發(fā)生水解CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，在煮沸情況下促進(jìn)CO₃^2-水解生成氫氧化鎂沉淀．

解答 解：為除去Fe²⁺，先將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，然后加入NaOH調(diào)節(jié)pH為9.8，然后在濾液中加入純堿將Mg²⁺從溶液中以MgCO₃沉淀出來(lái)，然后加熱煮沸可得到Mg（OH）₂，灼燒后得到MgO，
（1）①漂液（含25.2%NaClO）中NaClO溶液中水解顯堿性，PH變藍(lán)色，藍(lán)色褪去是水解生成的次氯酸具有漂白性，用玻璃棒蘸取漂液滴在pH試紙上，pH試紙先變藍(lán)，后褪色．說(shuō)明漂液就有的性質(zhì)是堿性、漂白性，
故答案為：堿性、強(qiáng)氧化性（漂白性）；
②NaClO溶液使pH試紙變藍(lán)是次氯酸根離子水解生成次氯酸和氫氧根離子，溶液顯堿性，反應(yīng)的離子方程式為：ClO^-+H₂O?HClO+OH^-，
故答案為：ClO^-+H₂O?HClO+OH^-；
③步驟Ⅱ中漂液是強(qiáng)氧化劑，氧化亞鐵離子為鐵離子，反應(yīng)的離子方程式為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
④過(guò)氧化氫具有氧化性，酸性溶液中能氧化亞鐵離子為鐵離子，反應(yīng)的離子方程式為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（2）驟Ⅲ中加入的試劑Y為NaOH，應(yīng)將溶液的pH調(diào)節(jié)為9.8，使除Mg²⁺以外的各種雜質(zhì)金屬離子都生成氫氧化物沉淀以便通過(guò)過(guò)濾而除去，
故答案為：9.8；使除Mg²⁺以外的各種雜質(zhì)金屬離子都生成氫氧化物沉淀以便通過(guò)過(guò)濾而除去；
（3）步驟Ⅳ中加入的試劑Z為Na₂CO₃，加入后沉淀鎂離子，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：Mg²⁺+CO₃^2-=MgCO₃↓，
故答案為：Mg²⁺+CO₃^2-=MgCO₃↓；
（4）沉淀物MgCO₃存在溶解平衡MgCO₃（s）?Mg²⁺（aq）+CO₃^2-（aq），CO₃^2-發(fā)生水解CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，在煮沸情況下促進(jìn)CO₃^2-水解生成氫氧化鎂沉淀，促進(jìn)CO₃^2-徹底水解為H₂CO₃，分解為CO₂和H₂O，最后MgCO₃轉(zhuǎn)化為Mg（OH）₂，
故答案為：沉淀物MgCO₃存在溶解平衡MgCO₃（s）?Mg²⁺（aq）+CO₃^2-（aq），CO₃^2-發(fā)生水解CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，在煮沸情況下促進(jìn)CO₃^2-水解生成氫氧化鎂沉淀，促進(jìn)CO₃^2-徹底水解為H₂CO₃，分解為CO₂和H₂O，最后MgCO₃轉(zhuǎn)化為Mg（OH）₂．

點(diǎn)評(píng) 本題通過(guò)以鹵塊為原料制取輕質(zhì)氧化鎂的工藝流程，考查了物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，題目難度中等，注意掌握化學(xué)基本實(shí)驗(yàn)操作方法，明確物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)原則，本題中合理分析制取流程、得出氧化鎂的制備原理為解題的關(guān)鍵，試題綜合性較強(qiáng)、涉及知識(shí)點(diǎn)較多，充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/p>